ジオメンブレン

ジオメンブレンは、人工のプロジェクト、構造物、またはシステム内の流体（液体または気体）の移動を制御するために、土質工学関連の材料とともに使用される、透過性の非常に低い合成膜ライナーまたはバリアです。ジオメンブレンは、比較的薄い連続ポリマーシートから作られていますが、アスファルト、エラストマー、またはポリマースプレーを含浸させたジオテキスタイルから、または多層ビチューメンジオコンポジットとして作ることもできます。連続ポリマーシートジオメンブレンは、これまでのところ最も一般的です。

ジオメンブレンの製造は、ポリマー樹脂、酸化防止剤、可塑剤、充填剤、カーボンブラック、潤滑剤（加工助剤として）などのさまざまな添加剤を含む原材料の製造から始まります。これらの原材料（つまり「配合物」）は、押し出し、カレンダー加工、および/または塗布によって、さまざまな幅と厚さのシートに加工されます。

2010年の推計では、ジオメンブレンはドル換算で世界最大のジオシンセティック素材であり、その市場規模は年間18億ドルで、市場の35%を占めています。^{[2]米国市場は現在、HDPE、LLDPE、fPP、PVC、CSPE-R、EPDM-R、その他（EIA-Rや}BGMなど）に分かれており、次のようにまとめることができます。^[要出典]（M m ²は百万平方メートルを指すことに注意してください。）

• 高密度ポリエチレン（HDPE）~ 35% または 105 M m ²
• 直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）～ 25％または75M m ²
• ポリ塩化ビニル（PVC）~ 25% または 75 M m ²
• フレキシブルポリプロピレン（fPP）~ 10% または 30 M m ²
• クロロスルホン化ポリエチレン（CSPE）約2％または6M m ²
• エチレンプロピレンジエン三元共重合体（EPDM）約3％または9M m ²

上記は、全世界での売上高が約 18 億ドルに相当します。ジオメンブレンの今後の使用予測は、用途と地理的な場所に大きく左右されます。 北米とヨーロッパの埋立地のライナーとカバーは、おそらく緩やかな成長 (約5%) が見込まれますが、世界の他の地域では劇的な成長 (10～15%) が見込まれます。^{[要出典]おそらく、}石炭灰の封じ込めと貴金属回収のための堆積浸出採掘 で、最も大きな増加が見られるでしょう。

世界中で参照されている一般的なジオメンブレン試験方法の大部分は、この活動における長い歴史を持つASTM International|American Society of Testing and Materials ( ASTM ) によるものです。より新しい試験方法は、国際標準化機構 ( ISO ) によって開発されています。最後に、Geosynthetic Research Institute (GRI) は、ASTM または ISO で取り上げられていない試験方法のみを対象とした試験方法を開発しました。もちろん、各国やメーカーは、多くの場合、特定の (場合によっては) 独自の試験方法を持っています。

製造された状態のジオメンブレンの主な物理的特性は次のとおりです。

• 厚さ（平滑シート、テクスチャーシート、凹凸の高さ）
• 密度
• メルトフローインデックス
• 単位面積あたりの質量（重量）
• 蒸気透過性（水および溶剤）。

ポリマーシート材料の強度を決定するために開発された機械的試験は数多くあります。その多くはジオメンブレンの評価に採用されています。これらは品質管理と設計の両方、つまり指標と性能の試験を表しています。

• 引張強度と伸び（指数、幅広、軸対称、継ぎ目）
• 引き裂き抵抗
• 耐衝撃性
• 耐パンク性
• 界面せん断強度
• アンカー強度
• 応力亀裂（一定荷重および単一点）。

ジオメンブレン内でポリマー鎖の切断、結合の破壊、添加剤の枯渇、または抽出を引き起こす現象は、いずれも長期的な性能を損なうものと見なす必要があります。この点に関しては、多くの潜在的な懸念事項があります。それぞれが材料に固有のものですが、一般的な挙動の傾向として、ジオメンブレンは時間の経過とともに応力-ひずみ挙動において脆くなります。このような長期的な劣化を監視するには、破損時の伸びの減少、弾性係数の増加、破損時の応力（強度）の増加（その後の減少）、および延性の全体的な低下など、追跡する機械的特性がいくつかあります。明らかに、多くの物理的および機械的特性を使用して、ポリマーの劣化プロセスを監視できます。

• 紫外線曝露（実験室またはフィールド）
• 放射能による劣化
• 生物学的分解（動物、菌類、細菌）
• 化学的劣化
• 熱挙動（熱いか冷たいか）
• 酸化分解。

ジオメンブレンはゆっくりと劣化するため、その寿命中の挙動はまだ不明です。したがって、高応力、高温、および/または刺激性の液体による加速試験が、材料の長期的な挙動を判断する唯一の方法です。寿命予測法では、次の手段を使用してデータを解釈します。

• 応力限界試験: 米国の HDPE パイプ業界が静水圧設計基準応力の値を決定するために使用する方法。
• 速度プロセス法: ヨーロッパでパイプやジオメンブレンに使用されているこの方法では、応力限界テストと同様の結果が得られます。
• Hoechst マルチパラメータ アプローチ: 寿命予測に二軸応力と応力緩和を利用し、継ぎ目も含めることができる方法。
• アルレニウスモデリング： Koernerが説明した、地中埋設状態と露出状態の両方におけるジオメンブレン（およびその他のジオシンセティック） の試験方法。 ^{[1] [自費出版ソース]}

ポリマー ジオメンブレン シートを接合する基本的なメカニズムは、接合する 2 つの反対面のポリマー構造を一時的に再編成 (溶融または軟化により) し、制御された方法で圧力をかけると 2 つのシートが結合されるというものです。この再編成は、熱または化学プロセスから発生するエネルギーの入力によって発生します。これらのプロセスでは、結合する領域にポリマーをさらに追加する場合があります。

理想的には、2 枚のジオメンブレン シートを継ぎ合わせると、2 枚のシートの引張強度がまったく低下せず、接合されたシートは 1 枚のジオメンブレン シートとして機能します。ただし、継ぎ目の形状によって生じる応力集中のため、現在の継ぎ合わせ技術では、親シートに比べて引張強度や伸びがわずかに低下する可能性があります。継ぎ合わせ領域の特性は、ジオメンブレンの種類と使用される継ぎ合わせ技術によって決まります。

ジオメンブレンは、次のような環境、地質工学、水力、輸送、民間開発の用途で使用されてきました。

• 飲料水用ライナーとして
• 予備水のライナーとして（例：原子力施設の安全な停止）
• 廃液（下水汚泥など）のライナーとして
• 放射性または有害廃液用ライナー
• 地下貯蔵タンクの二次封じ込め用ライナーとして
• ソーラーポンドのライナーとして
• 塩水溶液のライナーとして
• 農業産業のライナーとして
• 魚やエビの養殖池などの養殖業のライナーとして
• ゴルフコースのウォーターホールやサンドバンカーのライナーとして
• あらゆる種類の装飾用および建築用池のライナーとして
• 導水路のライナーとして
• 各種廃棄物輸送用水路のライナーとして
• 一次、二次、三次固形廃棄物埋立地および廃棄物山のライナーとして
• 堆積浸出パッドのライナーとして
• 固形廃棄物埋立地のカバー（キャップ​​）として
• 農業における好気性および嫌気性肥料消化槽のカバーとして
• 発電所の石炭灰の覆いとして
• 垂直壁のライナーとして：漏れ検出機能付きシングルまたはダブル
• 浸透制御のためのゾーン分けされた土堰内の遮断部として
• 緊急放水路のライニングとして
• トンネルやパイプライン内の防水ライナーとして
• 土石ダムやロックフィルダムの防水面として
• ローラー圧縮コンクリートダムの防水面として
• 石造ダムやコンクリートダムの防水面材として
• 浸水防止用の締切りダム内
• 浸出水抑制のための浮体式貯水池として
• 汚染防止のための浮体式貯水池カバーとして
• トラックに液体を積んで輸送する
• 海中の飲料水やその他の液体を貯蔵し輸送する
• 埋立地からの悪臭防止として
• 建物下の蒸気（ラドン、炭化水素など）の遮断材として
• 膨張性土壌を制御する
• 霜に弱い土壌を管理する
• 陥没穴が発生しやすい地域を流水から保護するため
• 敏感な部分への水の浸入を防ぐため
• ダムとしてバリアチューブを形成する
• 仮締切りとしての構造支持に面する
• 水の流れを望ましい経路に導く
• 高速道路の下に凍結防止塩による汚染を防ぐ
• 高速道路の下や隣接地で危険な液体流出を捕捉
• 一時的な追加料金の封じ込め構造として
• 地下の圧縮性と沈下量の均一性を確立するのに役立つ
• 防水層としてアスファルトオーバーレイの下に
• 既存の地上タンクの浸透損失を抑制する
• 材料の損失が許されない柔軟なフォームとして。

• 電気ライナーの健全性調査